原文地址：https:///10.1038/s43016-021-00222-y 发表年份：2021年 编译：黄依然 来源： 再生农业 Regenerative Ag公号（2021年3月4日） Part 1 文章简介 覆盖作物因为潜在的农业和环境效益而受到青睐，目前在美国通过州、联邦和私人投资加以鼓励种植。有必要根据此类投资计划，在空间（区域到国家）和时间（2-5年）尺度上量化覆盖作物对农业的影响。在这里，我们报告的土壤健康数据来自一个由农民主导的历时5年、来自美国9个州的78个农场、1522个土壤样本组成的数据集。我们发现，5年覆盖作物的使用对6个选定的土壤健康指标中的4个指标有小的积极的影响，其中活性碳浓度响应最快。土壤质地、田间试验时间和农场水平随机效应也与土壤健康特性密切相关。我们的结果与对照试验的证据相吻合，并表明使用覆盖作物可以在采用后的几年内开始影响土壤健康。 Part 2 主要研究方法 农场实验方法 报告是5年来从美国9个州农民主导的从网络收集的土壤健康数据。该计划包括16个州的200多名农民；为了评估覆盖作物对土壤健康特性的影响，我们分析了2015年至2019年间从78个农场采集的1522个土壤样本组成的数据集。方法为在一块地上进行了一次重复条带试验（通常为8条带），比较覆盖作物条带和无覆盖作物的对照条带。2014年至2019年间，所有农场都参与了覆盖作物实验带，至少两次对土壤健康指标进行抽样。 土壤取样 基线土壤取样在农场登记后的第一个春季进行，第一次覆盖作物处理在随后的秋季实施。此后每隔一年进行一次土壤健康抽样。然而对一些农场来说，第一个土壤样本是在第一年种植覆盖作物之后才采集的。此外，在一些农场，土壤样本有时是连续几年采集的，而不是每隔一年采集一次。 土壤健康测定 使用标准方法来评估土壤的多个物理、化学和生物土壤指标。我们着重研究了土壤健康的物理和生物学指标：活性碳、团聚体稳定性、ACE土壤蛋白、有效水容量、呼吸作用和土壤总有机质。 统计分析 为了评估农场管理的影响，我们将每个土壤健康指标与一个虚拟变量进行回归分析，以确定样本是从对照带还是覆盖作物处理带采集的。 Part 3 研究结果 利用康奈尔大学土壤健康综合评价方法评估的6个土壤健康指标中，有4个指标覆盖作物处理高于对照。种植覆盖作物后的土壤活型碳、团聚体稳定性、呼吸作用和总有机质有所增加，而土壤蛋白和有效水容量几乎没有变化。  表2 覆盖作物带和对照带的土壤健康特性值  图2 土壤健康指标中覆盖作物相关变化随时间的分布。 a、活性碳。b、团聚体稳定性。c、ACE土壤蛋白。d、4天孵化过程中积累的二氧化碳排出量（呼吸）。e、土壤有机质总量（按燃烧损失计算）。f、可用水量。 变化表明，覆盖作物带的每个土壤健康指标在最新的土壤样本和基线之间随时间变化存在差异。对于因地带和农场而异的其他特性，差异不受控制。  图3 土壤健康指标统计模型的逐年系数图，发现随着覆盖作物长达4年的变化而变化。 a、活性碳。b、团聚体稳定性。c、4天孵化过程中积累的二氧化碳排出量（呼吸）。d、土壤有机质总量（按燃烧损失计算）。 统计模型以年为单位进行子集划分，以显示随时间增长的效应。点是系数的平均值，线是系数估计的95%置信区间。因此，在不同图在x轴上的不同范围是由于响应变量的不同范围造成的。 相互作用系数单独描述了覆盖作物和对照带之间的变化率差异。在控制农场和农田的特定因素的情况下，覆盖作物条带的活性碳比试验条带每年增加2.2ppm。覆盖作物带的团聚体稳定性比对照带每年增加1.02个百分点。覆盖作物带的土壤有机质年增长率比对照带高0.01%。 我们还发现，土壤质地（以粘土百分比和粉土百分比衡量）的影响几乎始终是土壤健康效果的强大驱动力。尽管在某些情况下，这种关系的方向性有所不同。 综上所述，在本研究的时间尺度上，土壤的活型碳、团聚体稳定性、呼吸作用和总有机质随着覆盖作物的使用而增加。我们观察到土壤总有机质有所增加，这不同于以前研究表明的总有机质含量在近似年限使用覆盖作物后没有变化。土壤性质的平均变化很小，但考虑到研究期间效应大小稳步增加，这可能表明了相关趋势。 |
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